1、雙面電池、組件簡介一、電池技術1.1 PERC 技術PERC 電池的工藝流程包括：沉積背面鈍化層，然后開槽形成背面接觸。相較常規光伏 電池的工藝流程新增了兩個重要工序。此外，基于濕式化學工作臺的邊緣隔離工序需要針對背面拋光稍做調整。 拋光的程度基于所選技術的不同而異。因此，鈍化膜沉積設備和開槽設備（可采用激光或化學蝕刻方法）是需要在傳統電池產線上額外增加的加工設備。對于較少應用的激光邊緣隔離處理工藝生產線，需要增加一個化學濕式工作臺進行背面拋光。相對于常規 P 型電池，P-PERC 電池有兩個明顯的優勢：1顯著降低背表面復合電流密度，提高電池開路電壓；2形成良好的背表面內反射機制，增加光吸收幾

2、率，提高電池短路電流；電池效率的提升多晶會在0.5%0.8% ，單晶會在 0.8%1.0%oPERC 電池的優點： 相當容易改造的，只需要加 23 個步驟，就能夠實現技改的升級，而且投入也比較低，相對來說每 100 兆瓦的投入大概會在 2000 萬元。PbftU電能 冊冷換野工序圖 1 perc 電池流程圖電池生產商廣泛用于規?；a的兩種氧化鋁沉積技術是等離子體增強化學汽相沉積（PECVD ）和原子層沉積（ALD ）。PECVD 所占市場份額最大，且在電池生產中不僅可用于氮化硅的沉積，而且沉積氧化鋁并覆以氮化硅可以在不同腔體的同一工序中完成。ALD 技術沉積膜的質量比 PECVD 更佳，但該

3、技術需要在生產線上額外增加一套 PECVD 設備，用 于氮化硅的沉積。雙面 PERC 電池背面采用鋁柵線設計，可以有效降低局域接觸空洞。對改善局域鋁背場 均勻性從而提升電池開路電壓有幫助。關鍵技術如下：（1 ）鋁柵線燒結后需具有一定的高寬比，可以增加光照面積， 有利于收集更多的光生電流，提升 PERC 電池背面轉換效率 （2）具備良好接觸處局域填充效果及厚度適合的鋁背場，以減小體電阻率。其對背面鋁漿和金屬化提出了一些特殊工藝要求：（1 ）背面印刷精度較單面 PERC 電池的要求略高；（2 ）背 面需絲網印刷鋁柵線， 對鋁漿提出了更高的要求。 根據阿特斯的經驗， 雙面 PERC 技術制作圖 2

4、介質鈍化效果比較高效 PERC 雙面電池：與常規 PERC 電池相比，正面加載 SE 技術，電池 Voc 提升 7 mV左右；背面鋁柵線二次印刷，提高雙面電池的填充因子，PERC （SE）+平均效率為 22.06% ；WnmiaatiDnFFFIT,Solar cell typeRear primfroiTiimVmAcnrl陶nQ.cm-paEivaEiOnQChargessisbed-Lcontrol10,JII-J|r 腳sF 二、tSiNt%電 *1 J1011 fPECVDIi :IL310,:a a*呷Wl -Jn彤r Q*-101Jfit點SIMJ廉用廣遙q盅天蟲產，Iff用作廉

5、反新 5 遅克燉優*面柏住弓1菱袒JEK電盤哉理頸鳧佬留AID!也走曲電普，R*165鶴優鯊妙殆fl鮮的優學It比9OT嗆以上JU艷M It溥|謝片虧a-Si H離工片平宦，SlCa.同左正電i50*|Sl完善的條件下，正面效率不會降低。PEEK 單 Si/Froinl sid66540,07KODl21.340.53PKKO 取血/Frvni side40,OK79.6221.40OJMPFRC單面/Knml tide672-40.1021,66059PERCfSEI&l/Fnmt Aide79.7421.72DmiMeFront tideMfQ40il0XXf0.4H1.2 N 型

6、電池相較于 P 型電池，N 型雙面電池具備的優勢。（1） N 型 CZ 硅片的少子壽命比 P 型硅片的高出 12 個數量級，達到毫秒級。無硼氧（B-O ）復合體所造成的光致衰減（LID）效應。（2 ）其次，N 型硅片對金屬污染的容忍度要高于P 型硅片。（3） 溫度系數低，高溫條件下仍可獲得高功率輸出。工作溫度較常規單玻組件低 3-9C,減小因溫度提高帶來的功率下降。（4） N 型單晶雙面電池正背面均印刷Ag 柵線且圖形相近，因此 N 型單晶雙面電池結 構均有對稱性，電池在絲網燒結印刷后不產生翹曲?；诰w結構的特性，具有少子壽命高、光衰減系數低、弱光響應佳、溫度系數低、工作溫度低、且雙面皆可發

7、電的優點，目前最高效的晶硅太陽電池也都是采用了N 型硅片，比如 IBC , HIT , N 型雙面電池等。而愛康、賽維、中科院微系統所 /通威、晉能、彩虹、中 智則想在異質結 HJT 雙面電池有一番作為。PERC 單晶正面產線效率 21.3%21.8% 左右， 雙面率維持在 70-80% 左右， 而龍頭企 業的 PERC單晶正面效率已經突破 22%，雙面率也達到 80%左右。高雙面因子（雙面率， 背面轉化效率占正面轉化效率的百分比），HJT、N-PERT 雙面因子（雙面率）可高于 90% ,IBC 的雙面因子（雙面率）約為 80%。PERT 技術PERT ( Passivated Emitte

8、r , Rear Totally-diffused cell )，鈍化發射極背表面全擴散電池，是一種典型的雙面電池。雙面太陽電池是指硅片的正面和反面都可以接受光照并能產 生光生電壓和電流的太陽電池，這種電池可以用P 型硅片制造，也可以用 N 型硅片制造。nPERT 雙面電池基本工藝流程為：（1）雙面制絨（2）上表面擴散硼制成 P+N 結（3）背 面擴散磷制成 N+N 結（4）雙面鈍化薄膜（5）雙面金屬化，結構示意圖如圖3 所示。圖 3 nPERT 電池結 a 雙面 b 單面在 N 型電池技術領域，中來光電通過創新型離子注入法進行磷擴散，簡化工藝的同時也提升了電池效率，目前已量產的N-PERT

9、雙面電池效率可達 21.5%。TOPConTOPC on : Tu nnel Oxide Passivated Con tact隧穿氧鈍化接觸：該電池采用高質量的超薄氧化硅和摻雜多晶硅層，實現全背面的高效鈍化和載流子選擇性收集。其優點為：插入氧化層有效降低體載流子在表面的復合；提升了體內光生載流子濃度；有效擴大了準價帶和準導帶能級差；最終提高器件的 V oc ；(b)f conta cf的*呵“嚴斗一 ii_a.一h.丄&n-type Sin-type Si( (P) Emitterback electrodeV T T WJ( (P) Emitter中來N-TOPCON:轉化效率2Z

10、5%電池工藝流程AggritJSjMi CehMiigAljO pa曲Tti lrer駐p+ rffllHtrTunnel QKiiSefSiOil時doprM阿h S SiNiK匸oitl嗯Afrkt圖 4 TOPCon 電池示意圖2018 年上半年，中來 TOPCon （隧穿氧化鈍化）將平均電池轉換效率提高到22.5%以上，疊加其他組件高效封裝技術可提高60 片 N 型雙面組件正面功率達 330W 以上。下半年，中來獨創的懸浮主柵設計N 型單晶雙面 IBC 電池也將量產，到時平均轉換效率將超過24%。圖 5 PER 高效電池路線圖N type異質結電池異質結 HJT(Hereto-ju n

11、ction with Intrin sic Thi n-layer)電池(同時也簡稱HIT, SHJ ,SJT 等)，HJT 電池的結構如圖所示，以N 型單晶硅(c-Si)為襯底光吸收區，經過制絨清洗后，其正面依次沉積厚度為5-10nm 的本征非晶硅薄膜(i-a-Si:H)和摻雜的 P 型非晶硅(p-a-Si:H)，和硅襯底形成 p-n 異質結。硅片的背面又通過沉積厚度為5-10nm 的 i-a-Si:H和摻雜的 N 型非晶硅(n-a-Si:H)形成背表面場，雙面沉積的透明導電氧化物薄膜(TCO)不僅可以減少收集電流時的串聯電阻，還能起到像晶硅電池上氮化硅層那樣的減反作用。最后通過絲網印刷在兩

12、側的頂層形成金屬基電極，這就是異質結電池的典型結構。p4ype乎Si-0.Q1 pm* Q QI yimn劃pe居i亠0.01 (jm峙帝殲路電屋T提爲斡捉效申圖 5 異質結電池日本化學品制造商 KanekaCorporation的研究人員于 2016 年底將 HIT 電池光電轉換率提升到 26.3 %，打破了之前松下 25.6 %的紀錄。目前，疊加了IBC 技術后的 HJT 電池能展現出更驚人的轉化效率，目前已達26.63%。2018 年 3 月晉能科技 HJT 電池量產平均效率達 23.27%，量產最高效率可達 24.04%。在成本下降空間方面，相對于其他超高效太陽 能電池技術，HJT 技

13、術工藝步驟少。通過對關鍵技術的突破和規?；a，實現成本的進一c-Si (C, n-tv pel- Grid tHeclrodte步大幅下降。2017 年 HJT 組件的量產成本是每瓦0.7 美元，晉能科技預期是三年內使HJT組件的量產成本下降至每瓦 0.4 美元。HIT 電池中 TCO 層的作用：形成良好的歐姆接觸，增加載流子的收集效率，起到鈍化表面的效果。高遷移率的 TCO 薄膜是獲得高 Jsc的關鍵。提高遷移率的方法：降低載流子濃度；增大晶粒尺寸；減少晶粒邊界的勢壘（晶粒邊界的鈍化）；減少補償度（減少雜質濃度）；減少高價離子數量（如氧空位）；提高 ITO 薄膜的晶化率。溫度是決定太陽電池

14、輸出特性的關鍵因素之一，和傳統的擴散pn 結相比，傳統擴散pn 結太陽能電池的溫度系數為 -0.42%/C,而異質結太陽能電池的溫度系數可低于 -0.25%/C，開路電壓高的 HIT 太陽電池表現出更好的溫度特性。2017 年中來股份研發的 N 型 IBC 組件電池效率高于 23% , 60 片型組件正面功率高達 340W.N型電池具備更高的發電效率和發展前景，特別是 N 型雙面電池，具有雙面發電的特性，背面效率可達到 19%以上,圖 6 電池技術疊加 HIT+IBC=HBC二、雙面組件光伏市場上 3 種主要的雙面光伏組件為：單晶 N 型雙面光伏組件、單晶 PERC 雙面光 伏組件、異質結（H

15、IT 或 HJT）雙面光伏組件。雙面電池根據基底的不同，可以分為P 型雙面和 N 型雙面，包括 N 型 PERT 電池、HJT 電池、IBC 電池，以及 P 型 PERC 雙面電池等。 2018 年HIT+IBC = HBC電施WIiMPW匚訴”睥I如I T利并石于更打 的PSStB1.貝需環汽口住電號= 切fE櫛盹煙tiyji*；已繪 n痢*S怕 ?磁世-廠丄宅泗紅件買 盤，工舸趣工如嘩対抵4 哄主fF*弓51涓心萃P-巴肚32可1亠直奧21汕】15特人于猙亍19防蠹密升空=113 *2S fi 加九-BE僅隆基一家就將新增 3.5GW 的雙面雙玻組件產能。但在選擇技術方向上，目前主流廠家存

16、在較大的分歧。 晶科，英利，阿特斯等一線企業均已推出自己的雙玻雙面產品，其中我們看到以隆基，晶澳和天合為主的企業主要推進P 型 PERC 的雙面雙玻產品，而以英利，晶科和林洋為主的企業主要推動N 型 PERC 的雙面雙玻產品，另外如中環股份，第一太陽能等企業則側重在 HIT（異質結層電池）上。從 3 個的優劣來看，目前 P 型 PERC 雙面雖 然雙面率最低，轉化效率也最低， 但是是目前最快達到量產化的產品。N 型 PERC 雙面轉化效率介于兩者之間，但是量產化之后成本下降有待驗證。（林洋 N 型電池已經成功量產，公司預計其生產成本將與傳統 P 型 PERC 接近）而 HIT 技術雖然整體的效

17、率最高，但是由于其 晶硅電池表面需要再添加非晶硅薄膜，因此量產化之后成本一直較高，因此需要進一步的生產技術突破或優化。2.1 普通 PERC 組件發電量問題的解決。PERC 電池紅外波段的量子效率顯著提高，尤其在11001200nm波段增加的發電不計入到標稱功率當中。據大同中電發電公司段濤介紹，單晶 PERC 在大同中電光伏發電項目中表現也十分優秀，可以多發2.61%電量。中國電力科學研究院黃晶生的研究數據表明，單晶 PERC 發電時長高出常規組件 2.8%左右。按雙面 PERC 相對常規組件多發 3%的電來計算，在系統投資相同，裝機容量相同的情況下，PERC 單晶收益率提高約 1.5%，應用

18、領逾占技術分去PERC 組件多發電的原理在于其優秀的低輻照性能,更好的功率溫度系數以及首年光衰 蟲陸鼻（. H剋宅取衙券晶:R廉雙面 PERC 收益率提高 45%。PERC 單晶度電成本降低約 2 分，雙面 PERC 度電成本降低約 7 分。晶澳孫杰分析認為，從成本角度講，相比于 PERC 單面產品，PERC 雙面產品僅在電池的絲網印刷工序做了調整和優化，因此成本基本與 PERC 單面產品相差無幾。相比于常規單/多晶以及 PERC 單晶，P 型 PERC 雙面組件可有效降低光伏電站的LCOE，以 10%發電增益的雙面組件為例，LCOE 可降低 0.05 元/kWh 以上。圖 8 地貌光譜及安裝

19、角w9Jtlfcw.N1MNW*MW4NW.ffWT*|IHfVJI*1：負T.Jburr*不國丘曲年廿覆首追碎花咱瞬捕h軍應反對背罩對監曲寫件譽電打賢隋1*ait*士. EnBMhiHijIh ( i nlF FE Et tivol.-ivol.-kjkjh h逐s.Ts.T- - fcxfcx& otM也islbz a汕modUi*章*抽 訕H)支磁臭臬2016. 06HIT禹冋:卜to.昭1.溯BDKTL CI 150MVS2跚2017. 003出財-13%10NWP型35050ICL-C!1JVW3+57017M30SUK2000-30 4QW巾蟲5QKTL-0t100M201

20、7. 12310工駐紙sjrczo-50ICI世*咆歸 0W水 ifi2017.IIW05UNZKO-60KTL-(Mi 騎雙面發電組件安裝位置的背景反射率決定了背面發電量的多少，只有背面盡量多的接收反射和散射光，背面增效才會增加。由于不同地區冬季降雪量不同，通常設計的系統最低點離地高度也不同，隨著最低點離地高度的變化，組件背面接收的輻照度也隨之變化，系統最低點離地越高，組件與地面之間的空間越大，組件背面可接收的周圍反射面越大，背面的發電量也越多。因此組件背面的發電量主要是安裝朝向、安裝角度、地面反射率和離地高度共同作用的結果。協鑫集成執行總裁董曙光表示，與普通電站相比，由于水面反射增加光利用

21、率，以及溫度低、清潔度較高的特性，水面電站的發電增益要較一般電站高出5-6%以上，在應用金剛雙面雙玻組件時，可使發電量進一步提升10%以上。董曙光認為水面光伏電站的投資優勢較普通地面電站更為顯著，值得投資者們關注。雙面發電組件應用 1500V 系統電壓設計，與 1000V 系統相比，系統平衡成本降低約3%，100 兆瓦電站的總投資可減少約 2000 萬元； 與 1000V 集中式系統相比，1500V 集 中式系統損耗降低約 0.47%。2.2 半片半片電池組件具有以下特點：（1 ）電池片一分為二，可減少熱阻損失，半片電池組件 的輸出功率比同版型整片電池組件高約5-10W ； （2）半片電池組件

22、的熱斑溫度比同版型整片電池組件的溫度低約 25C,可有效降低組件的熱斑效應；（3 ）半片電池組件滿足 1500V系統電壓設計要求，可降低系統端成本約10%。由于半片電池組件在大幅提升輸出功率的同時，所增加的額外成本并不多，因此目前高功率半片電池組件正在實現規?；l展。目前，半切技術已被多家光伏組件制造商采用，規模持續擴大。據亞化咨詢統計，截至2018 年 5 月，全球半片電池組件產能已超過15GW，其中晶科、天合、晶澳、阿特斯、東方日升、韓華 Q Cells、REC Solar 等均實現 GW 級半片組件產能。2.3 跟蹤系統跟蹤系統專家認為，通過跟蹤系統的應用，可以在光照條件好的地區降低電價

23、在5%-10%。具體體現在電價方面可以是0.05-0.1 元/度電，甚至 0.15 元/度電。晶澳 PERC 雙面+跟蹤系統帶來更多的發電增益促使度電成本進一步降低。雙面發電與單軸支架系統聯用，更能體現1+12 的疊加優勢。有數據表明，在不同的經緯度下，平單軸系統發電量高出 10%-18%，斜單軸高出 20%-30%。如果與 PERC 雙面發電組件整合， 則在平單軸系統中，有望獲得 18%-34%的發電增益，在斜單軸系統中，有望獲得 28%-46% 的發電增益。這對于大幅降低光伏度電成本，無疑具有里程碑的重要意義。10犬領幽者基項技術規模（MW規娛 占比（）PERC3656.6773,131463123